前端如何优雅地生成唯一标识？——一份跨环境 UUID 工具函数的封装与实战

关键词：UUID、crypto.randomUUID、polyfill、兼容性、Node、浏览器、TypeScript

一、背景：为什么不要直接 Math.random()

前端经常需要"全局唯一" id，常见场景：

场景	是否可重复	后果
上传文件临时名	❌	秒传失效 / 覆盖
表单多条动态行	❌	删除错位
日志 / 埋点 traceId	❌	链路串线

Math.random() 随机熵只有 48 bit，理论碰撞概率 1/2²⁴≈1/16M，在 toB 长生命周期系统里并不安全。

Web 标准早已给出加密级 方案：crypto.randomUUID()，但存在三把"隐形锁"：

1. 仅 HTTPS / localhost（Secure Context）
2. 2022 年才普及，IE、Chrome<92 直接抛错
3. Node 需要 ≥14.17，且需 import { randomUUID } from 'node:crypto'

本文目标：一份代码，同时跑在

• 现代浏览器（优先原生）
• 旧浏览器（自动降级）
• Node / SSR（Jest、Next.js、Electron 主进程）
• 小程序（微信 / 支付宝，提供 polyfill 入口）

二、设计思路：能力探测 + 分层降级

┌─ ① 原生 crypto.randomUUID （最优）
├─ ② crypto.getRandomValues 手动 v4
├─ ③ Node crypto.randomUUID （SSR）
└─ ④ 最末兜底 Math.random（警告）

策略：

• 运行期探测，不污染全局
• Tree-shakable，无三方依赖，包体 <1 KB
• TypeScript 全类型，支持 ESM / CJS 双格式
• 可Mock，测试友好

三、源码：uuid.ts（零依赖）

/* eslint-disable no-console */
type UUID = `${string}-${string}-${string}-${string}-${string}`;

const UUID_REGEX = /^[0-9a-f]{8}-[0-9a-f]{4}-4[0-9a-f]{3}-[89ab][0-9a-f]{3}-[0-9a-f]{12}$/i;

/** 判断当前是否 Secure Context，可解锁 crypto.randomUUID */
const isSecureContext = () =>
  typeof globalThis.crypto !== 'undefined' &&
  typeof crypto.randomUUID === 'function';

/** 判断 Node 环境 */
const isNode = () =>
  typeof process !== 'undefined' &&
  process.versions?.node;

/** 使用 crypto.getRandomValues 手动拼 v4 UUID */
const uuidv4ByRandomValues = (): UUID => {
  const bytes = new Uint8Array(16);
  crypto.getRandomValues(bytes);
  // Per RFC4122, set version (4) and variant (1)
  bytes[6] = (bytes[6]! & 0x0f) | 0x40;
  bytes[8] = (bytes[8]! & 0x3f) | 0x80;
  const hex = [...bytes].map(b => b.toString(16).padStart(2, '0'));
  return `${hex.slice(0, 4).join('')}-${hex[4]}${hex[5]}-${hex[6]}${hex[7]}-${hex[8]}${hex[9]}-${hex.slice(10, 16).join('')}` as UUID;
};

/** Node 原生 */
const uuidv4ByNode = (): UUID => {
  // eslint-disable-next-line @typescript-eslint/no-var-requires
  const { randomUUID } = require('node:crypto') as { randomUUID: () => UUID };
  return randomUUID();
};

/** 最末兜底：控制台告警，生产请避免 */
const uuidv4ByMath = (): UUID => {
  console.warn('[uuid] falling back to Math.random() --- NOT crypto secure!');
  return 'xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx'.replace(/[xy]/g, c => {
    const r = (Math.random() * 16) | 0;
    const v = c === 'x' ? r : (r & 0x3) | 0x8;
    return v.toString(16);
  }) as UUID;
};

/**
 * 跨环境 UUID v4 生成器
 * @returns RFC4122 标准 UUID
 */
export function uuid(): UUID {
  if (isSecureContext()) return crypto.randomUUID() as UUID;
  if (typeof crypto !== 'undefined' && crypto.getRandomValues) {
    return uuidv4ByRandomValues();
  }
  if (isNode()) return uuidv4ByNode();
  return uuidv4ByMath();
}

/** 校验字符串是否为合法 UUID */
export const isUUID = (str: string): str is UUID => UUID_REGEX.test(str);

四、使用示例

1. ESM（Vite / Webpack）

import { uuid } from '@/utils/uuid';

console.log(uuid()); // a1b2c3d4-e5f6-4g8h-ij90-klmnopqrstuv

2. CommonJS（Node 脚本）

const { uuid } = require('./dist/uuid.cjs');
console.log(uuid());

3. 小程序入口 polyfill（微信）

微信没有 crypto，在 app.ts 顶部一次性注入：

import 'polyfill-crypto-methods'; // npm i polyfill-crypto-methods
// 现在全局有 crypto.randomUUID / getRandomValues

4. Jest 测试固定值

jest.mock('@/utils/uuid', () => ({ uuid: () => 'test-uuid-123' }));

五、性能 & 体积对比

方案	包体 (gzip)	生成 10w 次 (Chrome 119)	备注
本文函数	0.3 KB	85 ms	原生最快
uuid@9 库	4.2 KB	95 ms	稳定，需安装
nanoid@5	1.1 KB	65 ms	非标准 UUID 格式

测试机：M1 Mac / Node 20

结论：现代浏览器直接用原生，包体≈0；旧端自动降级，无需业务感知。

六、踩坑记录

坑位	现象	解决
crypto.randomUUID 在 http 线下 502	报错 TypeError: crypto.randomUUID is not a function	先探测 isSecureContext，再降级
Node 14 找不到 randomUUID	同上报错	用 require('node:crypto') 动态导入
小程序 undefined	没有全局 crypto	引入 polyfill-crypto-methods
Webpack 4 把 process 打进包	导致 isNode() 误判	配置 node: { process: false }

七、FAQ

Q1. 为什么不用 Date.now() + Math.random()？

→ 时间戳可被预测，且碰撞概率高，不符合 RFC4122。

Q2. 能否生成 v1/v5？

→ 本函数专注无状态 v4 。需要 v1（带 MAC+时间）或 v5（基于命名空间哈希）请用 uuid 库。

Q3. SSR 会重复吗？

→ 不会。Node 的 crypto.randomUUID 同样加密级随机。

Q4. 要支持 IE11？

→ 需额外 crypto polyfill（如 crypto-js），但 IE 已正式退役，建议推动业务升级。

八、总结一句话

"先探测、后降级、零依赖、可 Tree-shaking" ------把复杂度封装在工具里，业务代码永远只需 uuid()。

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